JP2012107725A - Continuously variable transmission - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、共通の回転軸を有する入力側の回転要素及び出力側の回転要素と、その回転軸に対して放射状に複数配置した転動部材と、を備え、その各回転要素に挟持された転動部材を傾転させることによって入出力間の変速比を無段階に変化させる無段変速機に関する。 The present invention includes an input-side rotating element and an output-side rotating element having a common rotating shaft, and a plurality of rolling members arranged radially with respect to the rotating shaft, and is sandwiched between the rotating elements. The present invention relates to a continuously variable transmission that continuously changes a transmission gear ratio between input and output by tilting a rolling member.
従来、この種の無段変速機、つまり、回転軸としてのシャフトと、このシャフトの中心軸を第1回転中心軸とする相対回転可能な複数の回転要素と、その第1回転中心軸と平行な別の第2回転中心軸を有し、第1回転中心軸を中心にして放射状に複数配置した転動部材と、を備え、対向させて配置した入力側の第1回転要素と出力側の第2回転要素とで各転動部材を挟持すると共に、各転動部材を第3回転要素の外周面上に配置し、その転動部材を傾転させることで変速比を無段階に変化させる所謂トラクション遊星ギヤ機構の無段変速機が知られている。この無段変速機においては、各転動部材を夫々の回転軸を介して保持する第4回転要素も備えており、転動部材の傾転時に自身の回転軸の夫々の端部が第4回転要素における入力側のガイド溝と出力側のガイド溝に沿って案内される。例えば、下記の特許文献1及び2には、この種の無段変速機について開示されている。特許文献1の無段変速機においては、その第4回転要素としての保持器(キャリア)に設ける入力側のガイド溝と出力側のガイド溝をシャフトの軸線方向で観て周方向にオフセットし、第1回転中心軸と第2回転中心軸の平行状態が保たれるようにしている。その軸線方向にて対向する夫々のガイド溝は、一方が径方向の両端を閉塞させた溝であり、他方が径方向の両端を開口させた溝である。また、特許文献2には、径方向に細長い窓状のガイド長孔がガイド溝としての機能を成す無段変速機が開示されている。 Conventionally, this type of continuously variable transmission, that is, a shaft as a rotating shaft, a plurality of rotational elements that can rotate relative to the central axis of the shaft as a first rotating central axis, and a parallel to the first rotating central axis And a plurality of rolling members radially arranged around the first rotation center axis, the first rotation element on the input side and the output side on the output side. Each rolling member is clamped by the second rotating element, and each rolling member is disposed on the outer peripheral surface of the third rotating element, and the gear ratio is continuously changed by tilting the rolling member. A continuously variable transmission of a so-called traction planetary gear mechanism is known. This continuously variable transmission also includes a fourth rotating element that holds each rolling member via a respective rotating shaft. When the rolling member is tilted, each end of its own rotating shaft is the fourth. It is guided along the guide groove on the input side and the guide groove on the output side in the rotating element. For example, Patent Documents 1 and 2 below disclose this type of continuously variable transmission. In the continuously variable transmission of Patent Document 1, the guide groove on the input side and the guide groove on the output side provided in the cage (carrier) as the fourth rotating element are offset in the circumferential direction when viewed in the axial direction of the shaft, A parallel state between the first rotation center axis and the second rotation center axis is maintained. One of the guide grooves facing each other in the axial direction is a groove in which both ends in the radial direction are closed, and the other is a groove in which both ends in the radial direction are opened. Further, Patent Document 2 discloses a continuously variable transmission in which a long window-shaped guide hole that is elongated in the radial direction functions as a guide groove.
ここで、転動部材とキャリア(第4回転要素)との関係について説明する。この種の無段変速機において、キャリアは、同心円上に対向させて配置した2枚の円盤部材と、この夫々の円盤部材を連結する複数本の連結軸と、を備え、全体として籠状となるように形成している。そして、夫々の転動部材は、そのキャリアの内部空間に当該キャリアの回転軸を中心にして放射状に配置している。転動部材は、自転を可能にする支持軸を備えており、その夫々の両端を各円盤部材のガイド溝に挿入することでキャリアに保持される。そのガイド溝は、転動部材の位置に合わせて夫々の円盤部材に放射状に形成されており、転動部材の傾転時に支持軸の端部をキャリアの径方向へと案内する。上記特許文献1の無段変速機においては、その夫々のガイド溝をオフセットして配置することで、ガイド溝に沿った支持軸の傾転方向への移動を可能にし、第1回転中心軸と第2回転中心軸とを含む平面内での第2回転中心軸の傾転動作の実現を図っている。しかしながら、そのガイド溝の径方向の両端が閉塞している場合や特許文献2のガイド長孔の場合には、そのガイド溝やガイド長孔の径方向の端部へと支持軸が到達したときに、第2回転中心軸が上記の平面内から外れてしまう可能性がある。これは、そのガイド溝等に対する製造時の型抜き工程や切削工程等における製造上の理由、応力集中を回避する等の理由により、そのガイド溝等の側壁と径方向の端部との境界部分に隅アール部が設けられており、その隅アール部の半径が支持軸の半径よりも大きいと、その支持軸が隅アール部に沿って移動してしまう虞があるからである。このような第2回転中心軸のずれは転動部材の回転軸ずれとなってスキューを発生させるので、無段変速機においては、意図しない変速や発熱損失の発生による動力伝達効率の低下を招く可能性がある。 Here, the relationship between the rolling member and the carrier (fourth rotating element) will be described. In this type of continuously variable transmission, the carrier includes two disk members arranged concentrically facing each other, and a plurality of connecting shafts that connect the respective disk members, and has a bowl shape as a whole. It is formed to become. Each rolling member is radially arranged in the inner space of the carrier with the rotation axis of the carrier as the center. The rolling member is provided with a support shaft that enables rotation, and both ends of the rolling member are held by the carrier by inserting them into the guide grooves of the respective disk members. The guide grooves are formed radially on the respective disk members according to the position of the rolling member, and guide the end of the support shaft in the radial direction of the carrier when the rolling member is tilted. In the continuously variable transmission of the above-mentioned Patent Document 1, the guide grooves are offset and arranged so that the support shaft can be moved in the tilt direction along the guide grooves. A tilting operation of the second rotation center axis in a plane including the second rotation center axis is realized. However, when both ends in the radial direction of the guide groove are closed or in the case of the guide slot in Patent Document 2, when the support shaft reaches the radial end of the guide slot or guide slot. In addition, the second rotation center axis may deviate from the above plane. This is because the boundary between the side wall of the guide groove and the end in the radial direction due to manufacturing reasons in the die-cutting process and cutting process at the time of manufacture for the guide groove and the like, and for avoiding stress concentration. This is because there is a possibility that the support shaft may move along the corner radius portion if the corner radius portion is larger than the radius of the support shaft. Such a deviation of the second rotation center axis causes a rotation axis deviation of the rolling member and causes a skew. Therefore, in a continuously variable transmission, power transmission efficiency is reduced due to an unintended shift or generation of heat loss. there is a possibility.
そこで、本発明は、かかる従来例の有する不都合を改善し、転動部材の回転軸ずれを抑えることが可能な無段変速機を提供することを、その目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a continuously variable transmission that can improve the disadvantages of the conventional example and suppress the rotational axis deviation of the rolling member.
上記目的を達成する為、本発明は、対向させて配置した共通の第1回転中心軸を有する相対回転可能な第1及び第2の回転要素と、前記第1回転中心軸と平行な第2回転中心軸を有し、該第1回転中心軸を中心にして放射状に複数配置して前記第1及び第2の回転要素に挟持させた転動部材と、前記第1回転要素と前記各転動部材との夫々の接触点及び前記第2回転要素と前記各転動部材との夫々の接触点を当該各転動部材の傾転動作によって変えることで当該各回転要素の間の回転比を変化させる変速制御部と、前記各転動部材を外周面上に配置し、前記第1回転中心軸上で前記第1及び第2の回転要素に対する相対回転が可能な第3回転要素と、前記第2回転中心軸を有し、前記転動部材から両端を突出させた当該転動部材の支持軸と、前記第1回転中心軸上で前記第1から第3の回転要素に対する相対回転が可能な第4回転要素と、を備え、前記第4回転要素は、前記支持軸の一方の端部を傾転時に自身の径方向へと側壁に沿って案内するガイド溝又はガイド孔が形成された第1円盤部と、前記支持軸の他方の端部を傾転時に自身の径方向へと側壁に沿って案内するガイド溝又はガイド孔が形成された第2円盤部と、該第1円盤部と第2円盤部とを連結する連結部材と、を有する無段変速機において、夫々の前記ガイド溝又は前記ガイド孔は、少なくとも径方向の一端を閉塞させ、該閉塞させた径方向の端部と前記側壁との境界部分の隅部の半径を前記支持軸の半径以下の大きさとすることを特徴としている。 In order to achieve the above object, the present invention provides a first and a second rotating element having a common first rotation center axis arranged opposite to each other and capable of relative rotation, and a second parallel to the first rotation center axis. A rolling member having a rotation center axis, which is arranged in a radial manner around the first rotation center axis and sandwiched between the first and second rotation elements; the first rotation element; By changing the respective contact points with the moving members and the respective contact points between the second rotating element and the rolling members by the tilting operation of the rolling members, the rotation ratio between the rotating elements can be changed. A shift control unit to be changed, each rolling member is disposed on an outer peripheral surface, and a third rotation element capable of relative rotation with respect to the first and second rotation elements on the first rotation center axis; A support shaft of the rolling member having a second rotation center axis and projecting both ends from the rolling member; A fourth rotation element capable of rotating relative to the first to third rotation elements on the first rotation center axis, wherein the fourth rotation element tilts one end of the support shaft. Sometimes the first disk part formed with a guide groove or a guide hole for guiding along the side wall in the radial direction of itself and the other end of the support shaft along the side wall in the radial direction of the support shaft when tilting In a continuously variable transmission having a second disk part in which a guide groove or guide hole is formed and a connecting member that connects the first disk part and the second disk part, the guide groove or the The guide hole is characterized in that at least one end in the radial direction is closed, and a radius of a corner of a boundary portion between the closed radial end and the side wall is set to be equal to or smaller than a radius of the support shaft. .
ここで、夫々の前記ガイド溝又は前記ガイド孔における前記側壁は、前記転動部材の傾転平面上に前記第2回転中心軸が配置された状態で当該転動部材のスピンモーメントにより前記支持軸を当接させる形状とすることが望ましい。 Here, the side walls of the guide grooves or the guide holes are formed on the support shaft by the spin moment of the rolling member in a state where the second rotation center axis is disposed on the tilt plane of the rolling member. It is desirable to have a shape that makes the contact.
本発明に係る無段変速機は、側壁に沿って案内されてきた支持軸を隅部に沿って移動させないので、その側壁に支持軸を接触させた状態のまま転動部材を傾転させることができ、その転動部材の回転軸ずれを抑えることができる。従って、この無段変速機は、転動部材の回転軸ずれに伴う意図しない変速や発熱損失の発生による動力伝達効率の低下を回避できる。 Since the continuously variable transmission according to the present invention does not move the support shaft guided along the side wall along the corner, the rolling member is tilted while the support shaft is in contact with the side wall. The rotational axis deviation of the rolling member can be suppressed. Therefore, this continuously variable transmission can avoid a reduction in power transmission efficiency due to an unintended shift due to a rotational axis shift of the rolling member and generation of heat loss.
以下に、本発明に係る無段変速機の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。尚、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。 Embodiments of a continuously variable transmission according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited to the embodiments.
[実施例]
本発明に係る無段変速機の実施例を図1から図7に基づいて説明する。
[Example]
An embodiment of a continuously variable transmission according to the present invention will be described with reference to FIGS.
最初に、本実施例の無段変速機の一例について図1を用いて説明する。図1の符号1は、本実施例の無段変速機を示す。 First, an example of a continuously variable transmission according to the present embodiment will be described with reference to FIG. Reference numeral 1 in FIG. 1 indicates a continuously variable transmission according to this embodiment.
この無段変速機1の主要部を成す無段変速機構は、共通の第1回転中心軸R1を有する相互間での相対回転が可能な第1から第4の回転要素10,20,30,40と、その第1回転中心軸R1と後述する基準位置において平行な別の第2回転中心軸R2を各々有する複数の第5回転要素50と、第1から第4の回転要素10,20,30,40の回転中心に配置した変速機回転軸としてのシャフト60と、を備えた所謂トラクション遊星ギヤ機構と云われるものである。この無段変速機1は、第2回転中心軸R2を第1回転中心軸R1に対して傾斜させ、第5回転要素50を傾転させることによって、入出力間の変速比を変えるものである。以下においては、特に言及しない限り、その第1回転中心軸R1や第2回転中心軸R2に沿う方向を軸線方向と云い、その第1回転中心軸R1周りの方向を周方向と云う。また、その第1回転中心軸R1に直交する方向を径方向と云い、その中でも、内方に向けた側を径方向内側と、外方に向けた側を径方向外側と云う。この無段変速機1においては、第1から第4の回転要素10,20,30,40の内の何れか1つを周方向へと回転させぬよう固定し、その内の残りが周方向に回転できるようになっている。
The continuously variable transmission mechanism that forms the main part of the continuously variable transmission 1 includes first to fourth
この無段変速機1においては、第1回転要素10と第2回転要素20と第3回転要素30と第4回転要素40との間で各第5回転要素50を介したトルクの伝達が行われる。例えば、この無段変速機1においては、第1から第4の回転要素10,20,30,40の内の1つがトルク(動力)の入力部となり、残りの回転要素の内の少なくとも1つがトルクの出力部となる。これが為、この無段変速機1においては、入力部となる何れかの回転要素と出力部となる何れかの回転要素との間の回転速度(回転数)の比が変速比となる。例えば、この無段変速機1は、車両の動力伝達経路上に配設される。その際には、その入力部がエンジンやモータ等の動力源側に連結され、その出力部が駆動輪側に連結される。この無段変速機1においては、入力部としての回転要素にトルクが入力された場合の各回転要素の回転動作を正駆動と云い、出力部としての回転要素に正駆動時とは逆方向のトルクが入力された場合の各回転要素の回転動作を逆駆動と云う。例えば、この無段変速機1は、先の車両の例示に従えば、加速等の様に動力源側からトルクが入力部たる回転要素に入力されて当該回転要素を回転させているときが正駆動となり、減速等の様に駆動輪側から出力部たる回転中の回転要素に正駆動時とは逆方向のトルクが入力されているときが逆駆動となる。
In the continuously variable transmission 1, torque is transmitted between the first
この無段変速機1においては、シャフト60の中心軸(第1回転中心軸R1)を中心にして放射状に複数個の第5回転要素50を配置する。その夫々の第5回転要素50は、対向させて配置した第1回転要素10と第2回転要素20とで挟持させると共に、第3回転要素30の外周面上に配設する。また、夫々の第5回転要素50は、自身の回転中心軸(第2回転中心軸R2)を中心にした自転を行う。更に、第5回転要素50は、第4回転要素40が上記の固定対象になっていなければ、その第4回転要素40と一緒に回転して、第1回転中心軸R1を中心にした公転を行う。この無段変速機1は、第1及び第2の回転要素10,20の内の少なくとも一方を第5回転要素50に押し付けることによって、第1から第4の回転要素10,20,30,40と第5回転要素50との間に適切な摩擦力(トラクション力)を発生させ、その間におけるトルクの伝達を可能にする。また、この無段変速機1は、夫々の第5回転要素50を自身の第2回転中心軸R2と第1回転中心軸R1とを含む傾転平面上で傾転させ、第1回転要素10と第2回転要素20との間の回転速度(回転数)の比を変化させることによって、入出力間の回転速度(回転数)の比を変える。
In the continuously variable transmission 1, a plurality of
ここで、この無段変速機1においては、第1及び第2の回転要素10,20が遊星歯車機構で云うところのリングギヤの機能を為すものとなる。また、第3回転要素30はトラクション遊星ギヤ機構のサンローラとして機能し、第4回転要素40はキャリアとして機能する。また、第5回転要素50は、トラクション遊星ギヤ機構におけるボール型ピニオンとして機能する。以下、第1及び第2の回転要素10,20については、各々「第1及び第2の回転部材10,20」と云う。また、第3回転要素30については「サンローラ30」と云い、第4回転要素40については「キャリア40」と云う。また、第5回転要素50については、「遊星ボール50」と云う。以下においては、キャリア40が上記の固定対象になっている場合を例に挙げて詳述する。
Here, in the continuously variable transmission 1, the first and second
第1及び第2の回転部材10,20は、中心軸を第1回転中心軸R1に一致させた円盤部材(ディスク)や円環部材(リング)であり、軸線方向で対向させて各遊星ボール50を挟み込むように配設する。この例示においては、双方とも円環部材とする。その第1回転部材10は、後述するトルクカム71と第1トルク伝達部材81と共に無段変速機1の正駆動時におけるトルク入力部(入力軸)を成す。その入力軸は、ラジアル軸受RB1,RB2を介してシャフト60に対する周方向の相対回転を行うことができる。一方、第2回転部材20は、後述するトルクカム72と第2トルク伝達部材82と共に無段変速機1の正駆動時におけるトルク出力部(出力軸)を成す。その出力軸は、ラジアル軸受RB3,RB4を介して入力軸やシャフト60に対する周方向の相対回転を行うことができる。尚、ここで例示するシャフト60は、例えば図示しない車体や筐体等の無段変速機1の固定部に固定したものであり、その固定部に対して相対回転させぬよう構成した円柱状の固定軸である。
The first and second
この第1及び第2の回転部材10,20は、後で詳述する各遊星ボール50の径方向外側の外周曲面と接触する接触面を有している。その夫々の接触面は、例えば、遊星ボール50の外周曲面の曲率と同等の曲率の凹円弧面、その外周曲面の曲率とは異なる曲率の凹円弧面、凸円弧面又は平面等の形状を成している。ここでは、後述する基準位置の状態で第1回転中心軸R1から各遊星ボール50との接触部分までの距離が同じ長さになるように夫々の接触面を形成して、第1及び第2の回転部材10,20の各遊星ボール50に対する夫々の接触角が同じ角度になるようにしている。その接触角とは、基準から各遊星ボール50との接触部分までの角度のことである。ここでは、径方向を基準にしている。その夫々の接触面は、遊星ボール50の外周曲面に対して点接触又は面接触している。また、夫々の接触面は、第1及び第2の回転部材10,20から遊星ボール50に向けて軸線方向の力が加わった際に、その遊星ボール50に対して径方向内側で且つ斜め方向の力が加わるように形成されている。
Each of the first and second
サンローラ(アイドラローラ)30は、中心軸を第1回転中心軸R1に一致させた円筒状のものである。このサンローラ30の外周面には、複数個の遊星ボール50が放射状に略等間隔で配置される。従って、このサンローラ30においては、その外周面が遊星ボール50の自転の際の転動面となる。このサンローラ30は、自らの回転動作によって夫々の遊星ボール50を転動(自転)させることもできれば、夫々の遊星ボール50の転動動作(自転動作)に伴って回転することもできる。
The sun roller (idler roller) 30 has a cylindrical shape with a center axis coinciding with the first rotation center axis R1. A plurality of
このサンローラ30は、軸受(アイドラプレート31と軸受ボール32)によって第1回転中心軸R1を中心とする周方向への回転が自在になるよう支持される。そのアイドラプレート31は、中心軸を第1回転中心軸R1に一致させた円筒状の部材であり、その外周面の周方向溝で軸受ボール32を介してサンローラ30を支持する。また、このアイドラプレート31は、その内方に挿入したシャフト60に対する軸線方向への相対移動が可能である。サンローラ30は、このアイドラプレート31を介してシフト機構による軸線方向への往復移動が可能になっている。そのサンローラ30の移動量は、夫々の遊星ボール50の傾転角と比例関係にある。
The
そのシフト機構とは、遊星ボール50を傾転させる傾転装置の一部分を成すものである。このシフト機構は、シャフト60の中空部61と、この中空部61とシャフト60の外周面側とを連通させるシャフト60のスリット62と、中空部61内に挿入したシフト軸91と、このシフト軸91の外周面に螺合した円筒部を有するシフトキー92と、で構成する。そのシフト軸91は、例えば電動モータ等のアクチュエータを駆動源にして、シャフト60に対する周方向の相対移動を行う。また、シフトキー92は、その板状のキー部をスリット62からアイドラプレート31に向けて突出させ、そのアイドラプレート31の内周面側に固定する。このシフト機構は、シフト軸91の回転に伴いシフトキー92のキー部をスリット62内で軸線方向へと移動させる。これが為、このシフト機構は、アイドラプレート31及び軸受ボール32と共にサンローラ30をシャフト60に対して軸線方向に相対移動させることができる。尚、シフトキー92のキー部がスリット62の周方向側の壁面で係止されるので、アイドラプレート31は、シャフト60に対する周方向の相対回転を行わない。
The shift mechanism forms part of a tilting device that tilts the
キャリア40は、例えば、中心軸を第1回転中心軸R1に一致させた第1及び第2の円盤部41,42を対向させて配置し、その第1及び第2の円盤部41,42を複数本の連結軸(図示略)で連結して、全体として籠状となるようにしている。これにより、このキャリア40は、外周面に開放部分を有することになる。各遊星ボール50は、第1及び第2の円盤部41,42の間に配置し、その開放部分を介してキャリア40の外周面から径方向外側に一部分を突出させている。第1及び第2の円盤部41,42の夫々の対向する部分には、遊星ボール50の支持軸51の端部を傾転方向(径方向)に向けて案内するガイド溝43,44が各々形成されている。そのガイド溝43,44は、その長手方向を径方向に一致させており、遊星ボール50毎に形成する。つまり、全てのガイド溝43と全てのガイド溝44は、軸線方向から観ると夫々に放射状を成している。
The
遊星ボール50は、サンローラ30の外周面上を転がる転動部材である。この遊星ボール50は、完全な球状体であることが好ましいが、少なくとも転動方向にて球形を成すもの、例えばラグビーボールの様な断面が楕円形状のものであってもよい。この遊星ボール50は、その中心を通って貫通させた支持軸51によって回転自在に支持する。例えば、遊星ボール50は、支持軸51の外周面との間に配設した軸受(図示略)によって、第2回転中心軸R2を回転軸とした支持軸51に対する相対回転(つまり自転)ができるようにしている。従って、この遊星ボール50は、支持軸51を中心にしてサンローラ30の外周面上を転動することができる。その支持軸51の両端は、遊星ボール50から突出させておく。
The
その支持軸51の基準となる位置は、図1に示すように、第2回転中心軸R2が第1回転中心軸R1と平行になる位置である。この支持軸51は、その基準位置で形成される自身の回転中心軸(第2回転中心軸R2)と第1回転中心軸R1とを含む傾転平面内において、基準位置とそこから傾斜させた位置との間を遊星ボール50と共に揺動(傾転)することができる。その傾転は、その傾転平面内で遊星ボール50の中心を支点にして行われる。
The reference position of the
この無段変速機1には、夫々の遊星ボール50を傾転させることによって変速させる変速制御部が設けられている。その遊星ボール50の傾転装置となる変速制御部としては、この技術分野において周知のものを利用することができる。例えば、この変速制御部は、上述したシフト機構と、アイドラプレート31と、傾転用アーム93と、で構成する。
The continuously variable transmission 1 is provided with a shift control unit that shifts each
その傾転用アーム93は、アイドラプレート31の軸線方向の移動に伴って、支持軸51と遊星ボール50に傾転力を作用させ、その支持軸51と共に遊星ボール50の第2回転中心軸R2を傾斜させる為のものである。この傾転用アーム93は、径方向に延在させた部材であり、径方向内側の先端部を先細り形状に成形する。この傾転用アーム93は、全ての支持軸51の夫々の端部毎に用意されており、その支持軸51の端部に径方向外側部分を取り付ける。故に、遊星ボール50は、突出させた支持軸51の夫々の端部を保持する一対の傾転用アーム93,93によって支持されている。また、傾転用アーム93は、キャリア40の内部空間において、第1円盤部41とアイドラプレート31及び遊星ボール50との間、第2円盤部42とアイドラプレート31及び遊星ボール50との間に配設する。従って、第1円盤部41側の全ての傾転用アーム93と第2円盤部42側の全ての傾転用アーム93は、軸線方向から観ると夫々に放射状を成している。尚、この傾転用アーム93は、キャリア40に対する軸線方向の相対移動や周方向の相対回転を行わない。
The tilting
その一対の傾転用アーム93は、各々の径方向内側の先細り形状の壁面でアイドラプレート31の軸線方向における両端部の壁面を挟み込む。ここで、そのアイドラプレート31は、径方向外側に向けた先細り形状になっている。一方、一対の傾転用アーム93は、その夫々の先端部の先細り形状によって、アイドラプレート31の先細り形状を挟む径方向内側への外開き形状にする。これにより、この変速制御部は、シフト機構の作用によりアイドラプレート31を軸線方向に動かすことで、その先細り形状の壁面から各傾転用アーム93の先細り形状の壁面に対して、軸線方向に対して斜め外側を向いた力を作用させる。これに伴い、第1円盤部41側と第2円盤部42側の夫々の傾転用アーム93群は、夫々の支持軸51を上記の傾転平面内で傾斜させ、これと共に各遊星ボール50もその傾転平面内で傾斜させる。その際、夫々の支持軸51の両端は、ガイド溝43,44によって径方向へと案内されている。
The pair of tilting
この無段変速機1においては、夫々の遊星ボール50の傾転角が基準位置、即ち0度のときに、第1回転部材10と第2回転部材20とが同一回転速度(同一回転数)で回転する。つまり、このときには、第1回転部材10と第2回転部材20の回転比(回転速度又は回転数の比)が1となり、変速比が1になっている。一方、夫々の遊星ボール50を基準位置から傾転させた際には、第1回転部材10との接触部分(接触点)及び第2回転部材20との接触部分(接触点)が変わり、支持軸51の中心軸から第1回転部材10との接触部分までの距離が変化すると共に、支持軸51の中心軸から第2回転部材20との接触部分までの距離が変化する。これが為、第1回転部材10又は第2回転部材20の内の何れか一方が基準位置のときよりも高速で回転し、他方が低速で回転するようになる。例えば第2回転部材20は、遊星ボール50を一方へと傾転させたときに第1回転部材10よりも低回転になり(減速)、他方へと傾転させたときに第1回転部材10よりも高回転になる(増速)。従って、この無段変速機1においては、その傾転角を変えることによって、第1回転部材10と第2回転部材20との間の回転比(変速比)を無段階に変化させることができる。尚、ここでの増速時には、図1における上側の遊星ボール50を紙面時計回り方向に傾転させ且つ下側の遊星ボール50を紙面反時計回り方向に傾転させる。また、減速時には、図1における上側の遊星ボール50を紙面反時計回り方向に傾転させ且つ下側の遊星ボール50を紙面時計回り方向に傾転させる。
In this continuously variable transmission 1, when the tilt angle of each
この無段変速機1には、第1又は第2の回転部材10,20の内の少なくとも何れか一方を各遊星ボール50に押し付けて、第1及び第2の回転部材10,20と各遊星ボール50との間に挟圧力を発生させる押圧部が設けられている。その押圧部は、軸線方向の力(押圧力)を発生させることで、その間に挟圧力を生じさせるものである。その間においては、その挟圧力によって適切な摩擦力(トラクション力)が発生する。また、その押圧部の押圧力は、第1及び第2の回転部材10,20の接触面と各遊星ボール50の外周曲面の形状及び位置関係によって、各遊星ボール50を介してサンローラ30にも伝わる。これが為、サンローラ30と各遊星ボール50との間にも適切な摩擦力(トラクション力)が発生する。この無段変速機1においては、その摩擦力によって効率の良い回転トルクの伝達が可能になる。この押圧部は、無段変速機1がどの回転要素をトルクの入力側とするのか、そして入力トルクの回転方向に基づいて、第1回転部材10側と第2回転部材20側の双方又は一方に設ければよい。この例示においては、押圧部としてのトルクカム機構を双方に設けることにする。
In this continuously variable transmission 1, at least one of the first or second
第1回転部材10側のトルクカム71は、その第1回転部材10と第1トルク伝達部材81との間に配設する。例えば、このトルクカム71は、第1トルク伝達部材81の回転トルクを第1回転部材10に伝えると共に、その第1トルク伝達部材81から第1回転部材10に向けた軸線方向の推力を発生させ、且つ、第1回転部材10の回転トルクを第1トルク伝達部材81に伝えると共に、その第1回転部材10から第1トルク伝達部材81に向けた軸線方向の推力を発生させるよう構成する。尚、その第1トルク伝達部材81は、ラジアル軸受RB1,RB2を介したシャフト60に対する周方向への相対回転を可能にする円筒部を有している。ここでは、その円筒部に動力源を繋ぐ。
The
一方、第2回転部材20側のトルクカム72は、第2回転部材20と第2トルク伝達部材82との間に配設する。例えば、このトルクカム72は、第2回転部材20の回転トルクを第2トルク伝達部材82に伝えると共に、その第2回転部材20から第2トルク伝達部材82に向けた軸線方向の推力を発生させ、且つ、第2トルク伝達部材82の回転トルクを第2回転部材20に伝えると共に、その第2トルク伝達部材82から第2回転部材20に向けた軸線方向の推力を発生させるよう構成する。尚、その第2トルク伝達部材82は、変速機組み立ての都合上2分割構造にしており、その内の一方がラジアル軸受RB3及びスラスト軸受TBを介して第1トルク伝達部材81との間の相対回転が可能になり、他方がラジアル軸受RB4や後述するアウターケース204を介してシャフト60との間の相対回転が可能になっている。
On the other hand, the
この無段変速機1においては、第1回転部材10の回転に伴い第1回転部材10と夫々の遊星ボール50との間に摩擦力(トラクション力)が発生し、夫々の遊星ボール50が自転を始める。そして、この無段変速機1においては、その夫々の遊星ボール50の回転によって、各遊星ボール50と第2回転部材20との間、各遊星ボール50とサンローラ30との間にも摩擦力が発生し、その第2回転部材20とサンローラ30も回転を始める。
In the continuously variable transmission 1, a frictional force (traction force) is generated between the first rotating
また、この無段変速機1においては、第2回転部材20の回転に伴い第2回転部材20と夫々の遊星ボール50との間に摩擦力が発生し、夫々の遊星ボール50が自転を始める。そして、この無段変速機1においては、その夫々の遊星ボール50の回転によって、各遊星ボール50と第1回転部材10との間、各遊星ボール50とサンローラ30との間にも摩擦力が発生し、その第1回転部材10とサンローラ30も回転を始める。
In the continuously variable transmission 1, a frictional force is generated between the second rotating
尚、この例示では第1回転部材10を入力側、第2回転部材20を出力側にしているが、シャフト60の回転動作を可能にしてサンローラ30を入力側とする場合には、サンローラ30の回転に伴いサンローラ30と夫々の遊星ボール50との間に摩擦力が発生し、夫々の遊星ボール50が自転を始める。そして、この場合の無段変速機1においては、その夫々の遊星ボール50の回転によって、各遊星ボール50と第1回転部材10との間、各遊星ボール50と第2回転部材20との間にも摩擦力が発生し、その第1回転部材10と第2回転部材20も回転を始める。また、キャリア40以外の回転要素を固定対象に設定した場合には、そのキャリア40の回転に伴い夫々の遊星ボール50が自転と公転を始める。そして、この場合の無段変速機1においては、その夫々の遊星ボール50の回転によって、各遊星ボール50と第1回転部材10との間、各遊星ボール50と第2回転部材20との間、各遊星ボール50とサンローラ30との間にも摩擦力が発生し、その第1回転部材10と第2回転部材20とサンローラ30も回転を始める。
In this example, the first rotating
このように構成した無段変速機1においては、第1回転部材10に動力源の動力が加えられた場合、遊星ボール50における第1回転部材10との接触部分に、第1回転部材10の回転方向と同じ向き(下記のスピンモーメントが作用しない状態の遊星ボール50の回転方向とは逆向き)の接線方向の摩擦力(トラクション力)が加わる。更に、この場合には、遊星ボール50における第2回転部材20との接触部分に、第1回転部材10との接触部分の摩擦力とは逆向き、即ち第2回転部材20の回転方向とは逆向き(下記のスピンモーメントが作用しない状態の遊星ボール50の回転方向と同じ向き)の摩擦力が加わる。つまり、この無段変速機1の動作中においては、図2に示すように、遊星ボール50における第1回転部材10との接触部分と第2回転部材20との接触部分とに逆方向の摩擦力が定常的に発生している。ここで、その夫々の接触部分は、図2に示すように、遊星ボール50の外周面上において遊星ボール50の重心から外れた位置にある。これが為、夫々の摩擦力は遊星ボール50において偏心荷重となるので、その摩擦力が加わった際には、その重心を中心にした回転モーメント(以下、「スピンモーメント」という。)が遊星ボール50に発生する。ここでは、モーメント方向が反時計回りのスピンモーメントが発生している。尚、その図2は、傾転角0度の遊星ボール50と第1及び第2の回転部材10,20との接触部分について、図1の矢印Aの方向から、即ち上記の傾転平面に対して平行で且つ第2回転中心軸R2に対して直交する方向から観た図である。
In the continuously variable transmission 1 configured as described above, when the power of the power source is applied to the first rotating
ところで、この無段変速機1においては、遊星ボール50の傾転動作を円滑にする為に、その傾転動作の際に動作させる部材間に隙間を設けている。例えば、この例示においては、キャリア40のガイド溝43,44の溝幅を支持軸51の外径よりも拡げ、その支持軸51の夫々の端部とガイド溝43,44との間に隙間を設けている。尚、その支持軸51の端部にガイド溝43,44内でのガイド部材(例えば球体等)が配設されている場合、ガイド溝43,44の溝幅は、そのガイド部材又は支持軸51の内の最大部位よりも拡大させる。以下においては、そのガイド部材も含めて支持軸51と総称する。ここで、この無段変速機1においては、その隙間と上記のスピンモーメントにより遊星ボール50の第2回転中心軸R2が上述した傾転平面内から外れてしまうと、第1回転中心軸R1との間の平行状態が崩れ、その遊星ボール50の回転軸ずれによるスキューが発生して、意図しない変速や発熱損失を発生させる虞がある。これが為、この無段変速機1には、遊星ボール50の回転軸ずれを抑え、その遊星ボール50の傾転動作を上記の傾転平面内で実行させる回転軸ずれ抑制部を設ける。
By the way, in this continuously variable transmission 1, in order to smooth the tilting operation of the
その回転軸ずれ抑制部は、遊星ボール50の支持軸51とキャリア40のガイド溝43,44の内の少なくとも一方とで構成する。この回転軸ずれ抑制部は、遊星ボール50毎に用意する。
The rotation axis deviation suppressing portion is constituted by the
例えば、第1円盤部41のガイド溝43と支持軸51とからなる回転軸ずれ抑制部は、スピンモーメントにより支持軸51が当接する溝側壁43aを回転軸ずれの抑制の為の係止面として利用する。その溝側壁43aは、図3に示すように、上記の傾転平面内で遊星ボール50の第2回転中心軸R2が傾転動作を行っているときに、その遊星ボール50の支持軸51の外周面が当接し続ける形状にする。つまり、溝側壁43aは、上記の傾転平面に対して支持軸51の半径分だけスピンモーメントのモーメント方向へとずらした位置に、その傾転平面と平行な壁面を有している。ガイド溝43は、その溝側壁43aを基点にして支持軸51の外径よりも広い溝幅を設定すればよい。尚、図3は、第1円盤部41と第2円盤部42をキャリア40の内側(つまり遊星ボール50側)から観た図である。
For example, the rotation axis deviation suppression portion composed of the
また、第2円盤部42のガイド溝44側に回転軸ずれ抑制部を設ける場合も同様であり、スピンモーメントにより支持軸51が当接する溝側壁44aは、上記の傾転平面内で遊星ボール50の第2回転中心軸R2が傾転動作を行っているときに、その遊星ボール50の支持軸51の外周面が当接し続ける形状にする。つまり、溝側壁44aについても、上記の傾転平面に対して支持軸51の半径分だけスピンモーメントのモーメント方向へとずらした位置に、その傾転平面と平行な壁面を有している。ガイド溝44は、その溝側壁44aを基点にして支持軸51の外径よりも広い溝幅を設定すればよい。
The same applies to the case where the rotation axis deviation suppressing portion is provided on the
この無段変速機1においては、このような回転軸ずれ抑制部を第1円盤部41側又は第2円盤部42側の内の少なくとも一方に設けることで、スピンモーメントによる遊星ボール50の回転軸ずれを抑制できる。故に、この無段変速機1は、遊星ボール50の回転軸ずれによる意図しない変速や発熱損失の発生を防ぐことができ、トルク伝達効率の低下を抑えることができる。
In the continuously variable transmission 1, such a rotational axis deviation suppressing portion is provided on at least one of the
ここで、この無段変速機1では第1円盤部41側と第2円盤部42側の双方に回転軸ずれ抑制部を設けているので、ガイド溝43,44は、図4に示す如く、キャリア40を軸線方向(図1の矢印Bの方向)から観ると、その一部が重なり合っている。そのガイド溝43,44は、第1回転中心軸R1と第2回転中心軸R2の平行状態を保ったままで、その重なり合う部分(ガイドオーバーラップ部)の周方向の幅が支持軸51の外径と同等になるよう形成する。従って、遊星ボール50は、支持軸51をガイドオーバーラップ部に配置することで、スピンモーメントによる回転軸ずれが抑制される。また、そのガイドオーバーラップ部の径方向外側の端部は、遊星ボール50が最大傾転角のときの支持軸51の端部の位置に一致させる又は当該位置よりも僅かに径方向外側へと設定する。尚、その図4は、ガイド溝43,44を透視図として示しており、比較の便宜上、ガイド溝43を一点鎖線、ガイド溝44を二点鎖線で表している。
Here, in the continuously variable transmission 1, since the rotation axis deviation suppressing portion is provided on both the
このように、ガイド溝43,44は、そのガイドオーバーラップ部、つまり溝側壁43a,44aによって、円滑な遊星ボール50の傾転動作を妨げることなく、スピンモーメントによる遊星ボール50の回転軸ずれを抑制している。ここで、このガイド溝43,44は、その径方向の両端を閉塞させており、軸線方向から観ると、長手方向を径方向に一致させた矩形(窓状)になっている。これが為、ガイド溝43には、前述した製造上や強度上の理由から、図5に示すように、その溝側壁43a,43bと径方向の端部43c,43dとの境界部分である隅部が隅アール部C1〜C4として形成されている。これと同様に、ガイド溝44にも、その溝側壁44a,44bと径方向の端部44c,44dとの境界部分に隅アール部C1〜C4が設けられている。
As described above, the
本実施例のガイド溝43においては、図5に示すように、全ての隅アール部C1〜C4の内、少なくとも溝側壁43aの両端の隅アール部C1,C2の半径r1,r2を支持軸51の半径rs以下の大きさにする(r1≦rs、r2≦rs)。つまり、このガイド溝43においては、傾転時に支持軸51を案内する溝側壁43aと径方向外側の端部43cとの間の隅アール部C1の半径r1、その溝側壁43aと径方向内側の端部43dとの間の隅アール部C2の半径r2を支持軸51の半径rs以下にする。ガイド溝44についても同様に、全ての隅アール部C1〜C4の内、少なくとも溝側壁44aの両端の隅アール部C1,C2の半径r1,r2を支持軸51の半径rs以下の大きさにする(r1≦rs、r2≦rs)。
In the
例えば、その隅アール部C1,C2の半径r1,r2が支持軸51の半径rsよりも大きい場合には、図6に示すように、溝側壁43a,44aに沿って案内されてきた支持軸51が隅アール部C1,C2に沿って移動し、その第2回転中心軸R2が上記の傾転平面から外れてしまう。つまり、この場合には、遊星ボール50が増速時又は減速時の最大傾転角又はその近くまで傾転したときに、図7に示すように、遊星ボール50の回転軸ずれが発生する。
For example, when the radii r1 and r2 of the corner rounded portions C1 and C2 are larger than the radius rs of the
しかしながら、隅アール部C1,C2の半径r1,r2を支持軸51の半径rs以下にすることで、傾転時に支持軸51が溝側壁43a,44aに沿って案内され、遊星ボール50が増速時又は減速時の最大傾転角となったときに、その支持軸51は、第2回転中心軸R2が上記の傾転平面から外れることなく径方向外側の端部43c,44c又は径方向内側の端部43d,44dへと到達することができる。つまり、この無段変速機1においては、溝側壁43a,44aに支持軸51を接触させたまま遊星ボール50を傾転させることができる。従って、本実施例のガイド溝43,44は、その溝側壁43a,44aと隅アール部C1,C2によって、遊星ボール50の傾転範囲内において、円滑な遊星ボール50の傾転動作を妨げることなく、スピンモーメントによる遊星ボール50の回転軸ずれを抑制することができる。このことから、この無段変速機1は、遊星ボール50の傾転範囲内において、その遊星ボール50の回転軸ずれによる意図しない変速や発熱損失の発生を防ぐことができ、トルク伝達効率の低下を抑えることができる。
However, by setting the radii r1 and r2 of the corner round portions C1 and C2 to be equal to or smaller than the radius rs of the
ところで、本実施例においては径方向の両端を閉塞させたガイド溝43,44について例示したが、ガイド溝は、上記のガイド溝43,44において、径方向の一方を(端部43c,44c又は端部43d,44d)で閉塞させ、他方を開口させたものであってもよい。この場合であっても、第1円盤部41側と第2円盤部42側の夫々のガイド溝は、上述したガイドオーバーラップ部を設けた形状にすると共に、溝側壁43aと端部(端部43c又は端部43d)との間の隅アール部の半径、そして溝側壁44aと端部(端部44c又は端部44d)との間の隅アール部の半径を支持軸51の半径rsよりも小さくする。これにより、このようなガイド溝であっても、無段変速機1は、ガイド溝43,44のときと同様の効果を奏することができる。また、ガイド溝43,44の内の一方を径方向の一端が開口しているガイド溝に置き換えてもよく、この場合においても同様の効果を奏することができる。
In the present embodiment, the
更に、本実施例においては溝底を有するガイド溝43,44を例示したが、傾転時の支持軸51のガイド部としては、そのガイド溝43,44に替えて、このガイド溝43,44から溝底を省いたガイド孔や、径方向の一端を開口させた上記のガイド溝から溝底を省いたガイド孔を用いてもよい。この場合でも、そのガイド孔はガイド溝43,44と同様の効果を無段変速機1にもたらすことができる。また、そのガイド溝43,44の内の一方をガイド孔に置き換えてもよく、この場合においても同様の効果を奏することができる。
Furthermore, in the present embodiment, the
ここで、この無段変速機1の具体的な適用例の1つを示す。その具体例としては、電気エネルギを機械エネルギに変換して出力する電動機としての機能(力行機能)と、機械エネルギを電気エネルギに変換する発電機としての機能(回生機能)と、を兼ね備えている回転電機であり、変速機能内蔵型のものへの適用が考えられる。図1の符号200は、その変速機能内蔵型の回転電機を示す。
Here, one specific application example of the continuously variable transmission 1 will be described. As a specific example, it has a function (power running function) as an electric motor that converts electrical energy into mechanical energy and outputs it, and a function as a generator (regenerative function) that converts mechanical energy into electrical energy. It can be applied to a rotating electrical machine with a built-in speed change function.
この回転電機200は、回転電機本体としての電動発電機部201と変速部としての上述した無段変速機1とを備えている。この回転電機200は、電動発電機部201における後述するステータ202及びロータ230の回転中心と無段変速機1の回転中心とが第1回転中心軸R1で一致するように各要素が位置決めされている。
The rotating
この回転電機200においては、電動発電機部201を全体として第1回転中心軸R1と同軸の円筒状に形成すると共に、この電動発電機部201の径方向内側(即ち電動発電機部201の内周面よりも内側)に無段変速機1を配置して、その無段変速機1を径方向外側において電動発電機部201で覆う。そして、この回転電機200においては、無段変速機1の第2トルク伝達部材82を電動発電機部201のロータ230として利用する。また、そのロータ230の径方向外側には、ステータ202が配設される。ステータ202は、ロータ230の外周面上に放射状に配置したステータコイル203と、これらを覆うアウターケース204と、を備える。尚、そのアウターケース204は、シャフト60に固定されている。
In this rotating
以上のように、本発明に係る無段変速機は、転動部材の回転軸ずれを抑えることが可能な技術に有用である。 As described above, the continuously variable transmission according to the present invention is useful for a technique capable of suppressing the rotational axis shift of the rolling member.
1 無段変速機
10 第1回転部材(第1回転要素)
20 第2回転部材(第2回転要素)
30 サンローラ(第3回転要素)
40 キャリア(第4回転要素)
41 第1円盤部
42 第2円盤部
43,44 ガイド溝
43a,44a 溝側壁
43c,43d,44c,44d 端部
50 遊星ボール(転動部材)
51 支持軸
C1〜C4 隅アール部
R1 第1回転中心軸
R2 第2回転中心軸
1 continuously
20 Second rotating member (second rotating element)
30 Sun Roller (third rotating element)
40 Carrier (4th rotating element)
41
51 Support shaft C1 to C4 Corner rounded portion R1 First rotation center axis R2 Second rotation center axis
Claims (2)
前記第1回転中心軸と平行な第2回転中心軸を有し、該第1回転中心軸を中心にして放射状に複数配置して前記第1及び第2の回転要素に挟持させた転動部材と、
前記第1回転要素と前記各転動部材との夫々の接触点及び前記第2回転要素と前記各転動部材との夫々の接触点を当該各転動部材の傾転動作によって変えることで当該各回転要素の間の回転比を変化させる変速制御部と、
前記各転動部材を外周面上に配置し、前記第1回転中心軸上で前記第1及び第2の回転要素に対する相対回転が可能な第3回転要素と、
前記第2回転中心軸を有し、前記転動部材から両端を突出させた当該転動部材の支持軸と、
前記第1回転中心軸上で前記第1から第3の回転要素に対する相対回転が可能な第4回転要素と、
を備え、
前記第4回転要素は、前記支持軸の一方の端部を傾転時に自身の径方向へと側壁に沿って案内するガイド溝又はガイド孔が形成された第1円盤部と、前記支持軸の他方の端部を傾転時に自身の径方向へと側壁に沿って案内するガイド溝又はガイド孔が形成された第2円盤部と、該第1円盤部と第2円盤部とを連結する連結部材と、を有する無段変速機において、
夫々の前記ガイド溝又は前記ガイド孔は、少なくとも径方向の一端を閉塞させ、該閉塞させた径方向の端部と前記側壁との境界部分の隅部の半径を前記支持軸の半径以下の大きさとすることを特徴とした無段変速機。 First and second rotational elements that are relatively rotatable and have a common first rotational center axis disposed opposite to each other;
A rolling member having a second rotation center axis parallel to the first rotation center axis, and a plurality of radial members arranged radially about the first rotation center axis and sandwiched between the first and second rotation elements When,
By changing the respective contact points between the first rotating element and each rolling member and the respective contact points between the second rotating element and each rolling member by the tilting operation of each rolling member, A shift control unit that changes a rotation ratio between the rotating elements;
A third rotating element that is arranged on the outer peripheral surface and capable of rotating relative to the first and second rotating elements on the first rotation center axis;
A support shaft of the rolling member having the second rotation center axis and projecting both ends from the rolling member;
A fourth rotating element capable of rotating relative to the first to third rotating elements on the first rotation center axis;
With
The fourth rotating element includes a first disk portion formed with a guide groove or a guide hole that guides one end portion of the support shaft along its side wall in a radial direction of the support shaft when tilting, and the support shaft. A second disk part formed with a guide groove or a guide hole for guiding the other end part in the radial direction along the side wall at the time of tilting, and a connection for connecting the first disk part and the second disk part A continuously variable transmission having a member;
Each of the guide groove or the guide hole closes at least one end in the radial direction, and the radius of the corner of the boundary portion between the closed end in the radial direction and the side wall is smaller than the radius of the support shaft. A continuously variable transmission characterized by that.
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